การลดผลกระทบจากวัตถุที่ไหลมากับสึนามิที่กระทำต่อโครงสร้างอาคาร

Abstract

จากภัยพิบัติสึนามิที่เกิดในมหาสมุทรอินเดียได้ก่อให้เกิดความเสียหายในวงกว้างต่อชายฝั่งทางตอนใต้ของประเทศไทย โดยสึนามิได้เคลื่อนตัวเข้าชายฝั่งทำให้โครงสร้างอาคารเกิดการวิบัติเนื่องจากแรงอุทกพลวัต, แรงลอยตัวสถิตและแรงกระแทกจากวัตถุขนาดต่างๆที่ไหลมากับสึนามิซึ่งเข้าชนกับโครงสร้างอาคาร โดยในการศึกษาครั้งนี้ได้ศึกษาถึงพฤติกรรมและผลตอบสนองของอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กแบบโครงต้านแรงดัดสูง 4 ชั้นภายใต้แรงกระทำจากสึนามิและวัตถุที่ไหลมากับสึนามิ โดยการวิเคราะห์แบบผลักด้านข้างแบบสถิตไม่เชิงเส้นและได้ศึกษาโครงป้องกันด้านนอกซึ่งเชื่อมต่อกับองค์อาคารด้านในด้วยอุปกรณ์ดูดซับพลังงาน (fender) โดยพิจารณาที่ระดับความสูงสึนามิ 9 เมตร และความเร็วในการไหลที่ 13 เมตรต่อวินาที ในการศึกษาพบว่าอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กภายใต้แรงกระทำจากน้ำหนักบรรทุกในแนวดิ่ง และแรงด้านข้างอันเนื่องมากจากแรงอุทกพลวัต ได้เกิดการวิบัติของเสาจากโมเมนต์ดัด และแรงเฉือน โดยในการศึกษาได้พิจารณาขนาดเสาให้ใหญ่ขึ้นซึ่งส่งผลให้โครงสร้างต้านทานแรงกระทำดังกล่าวโดยที่สถานะขององค์อาคารยังไม่ถึงสภาวะที่จุดคราก ในส่วนผลกระทบของแรงกระแทกจากวัตถุที่ไหลสึนามิในรูปแบบของพลังงานจลน์ที่กระทำต่อโครงสร้างนั้นวัตถุมวล 100 ตัน ที่ไหลมากับสึนามิที่ความเร็วดังกล่าวก่อให้เกิดพลังงานจลน์ 8560 kJ โดยพลังงานที่เกิดขึ้นถูกดูดซับโดยอุปกรณ์ดูดซับพลังงานขนาด 2000 มิลลิเมตรร่วมกับโครงอาคารด้านใน โดยอาศัยแบบจำลองของอาคารเดิมร่วมกับระบบโครงป้องกันด้านนอกซึ่งเชื่อมต่อกับอาคารด้านในด้วยตัวอุปกรณ์ดูดซับพลังงาน ในการวิเคราะห์ได้ใช้การผลักแบบสถิตไม่เชิงเส้นในการวิเคราะห์ถึงผลตอบสนองด้านพลังงานทั้งหมดของโครงสร้างที่สามารถสลายได้โดยอาศัยการเกิดจุดหมุนพลาสติกในชิ้นส่วนโครงสร้าง ในการศึกษาได้ทำการพิจารณาถึงรูปแบบของการเชื่อมต่อระหว่างเสา และคานของโครงป้องกัน 2 รูปแบบได้แก่ แบบยึดแน่น และยึดหมุน ซึ่งพบว่าการเชื่อมต่อแบบยึดแน่นมีผลตอบสนองที่ดีกว่าในเรื่องของการดูดซับพลังงานร่วมกับโครงอาคารด้านในมากกว่าแบบยึดหมุน 2% โดยสถานะของโครงอาคารด้านในยังอยู่ในสภาวะที่จุดคราก และชีวิตปลอดภัยที่ตำแหน่งการปะทะที่กึ่งกลาง และริมอาคารตามลำดับ